Piidioksidin (SiO2) ultraäänidispersio
Piidioksidia, joka tunnetaan myös nimellä SiO2, nanopiidioksidia tai mikropiidioksidia, käytetään hammastahnassa, sementissä, synteettisessä kumissa, korkean suorituskyvyn polymeerissä tai elintarvikkeissa sakeutusaineena, adsorbenttina, paakkuuntumisenestoaineena tai hajusteiden ja makujen kantajana. Alla opit lisää nanopiidioksidin ja mikrosilican käytöstä ja siitä, miten ultrasonicsin sonomekaaniset vaikutukset voivat parantaa prosessin tehokkuutta ja lopputuotteen suorituskykyä tekemällä parempia piidioksidisuspensioita ja helpottamalla piidioksidin nanohiukkasten synteesiä.
Nanopiidioksidin (SiO2) ultraäänidispersion edut
Piidioksidia on saatavana monenlaisissa hydrofiilisissä ja hydrofobisissa muodoissa, ja sen hiukkaskoko on erittäin hieno, muutama mikrometri jopa joihinkin nanometreihin. Tyypillisesti piidioksidi ei dispergoidu hyvin kostutuksen jälkeen. Se lisää myös paljon mikrokuplia tuotteen koostumukseen. Ultrasonication on tehokas prosessitekniikka mikropiidioksidin ja nanopiidioksidin hajottamiseksi ja liuenneen kaasun ja mikrokuplien poistamiseksi formulaatiosta.
Ultraäänidispersio on tekniikka, jossa käytetään korkean intensiteetin, matalataajuisia ultraääniaaltoja hiukkasten hajottamiseksi ja deagglomeroitumiseksi nestemäisessä väliaineessa. Piidioksidin ja nanopiidioksidin dispersiossa ultraäänidispersio tarjoaa useita etuja:
Piidioksidin hiukkaskoon merkitys
Monissa nano- tai mikrokokoisen piidioksidin sovelluksissa hyvä ja tasainen dispersio on erittäin tärkeää. Usein tarvitaan monodispergoituvaa piidioksidisuspensiota esimerkiksi hiukkaskoon mittaamiseen. Erityisesti käytettäessä musteissa tai pinnoitteissa ja polymeereissä naarmuuntumiskestävyyden parantamiseksi piidioksidihiukkasten on oltava riittävän pieniä, jotta ne eivät häiritse näkyvää valoa sameuden välttämiseksi ja läpinäkyvyyden säilyttämiseksi. Useimmissa pinnoitteissa piidioksidihiukkasten on oltava pienempiä kuin 40 nm tämän vaatimuksen täyttämiseksi. Muissa sovelluksissa piidioksidihiukkasten kasautuminen estää jokaista yksittäistä piidioksidihiukkasta vuorovaikutuksessa ympäröivien väliaineiden kanssa.
Ultraäänihomogenisaattorit ovat tehokkaampia dispergoivassa piidioksidissa kuin muut korkean leikkauksen sekoitusmenetelmät, kuten pyörivät sekoittimet tai säiliösekoittimet. Alla olevassa kuvassa on tyypillinen tulos savupiidioksidin ultraäänidispergoinnista veteen.

Fumed-piidioksidin ultraäänidispersio vedessä
Käsittelytehokkuus piidioksidikoon pienentämisessä
Nanopiidioksidin ultraäänidispersio on parempi kuin muut korkean leikkauksen sekoitusmenetelmät, kuten IKA Ultra-Turrax. Ultrasonics tuottaa suspensioita, joiden piidioksidihiukkaskoko on pienempi, ja ultrasonication on energiatehokkaampi tekniikka. Pohl ja Schubert vertasivat Aerosil 90: n hiukkaskoon pienentämistä (2% wt) vedessä käyttämällä Ultra-Turraxia (roottori-staattorijärjestelmä) Hielscher UIP1000hd: n (1kW ultraäänilaite) kanssa. Alla oleva kuva näyttää ultraääniprosessin erinomaiset tulokset. Tutkimuksensa tuloksena Pohl päätteli, että "jatkuvalla ominaisenergialla EV-ultraääni on tehokkaampi kuin roottori-staattorijärjestelmä." Energiatehokkuus ja piidioksidihiukkaskoon tasaisuus ovat äärimmäisen tärkeitä tuotantoprosesseissa, joissa valmistuskustannuksilla, prosessikapasiteetilla ja tuotteen laadulla on merkitystä.

Ultrasonics vs. Ultra-turrax piidioksididispersioon
Alla olevat kuvat osoittavat tulokset, jotka Pohl sai sonikoimalla ruiskupakastekuivattuja piidioksidirakeita.

Vasen: REM-kuvat sprayjäädytetyistä piidioksidirakeista ennen ultraäänideagglomeraatiota
Oikealla: TEM-kuvia ultraäänellä dispergoiduista piidioksidifragmenteista
Tutkimus ja kuvat: Pohl ja Schubert, 2004)
Korkean suorituskyvyn ultraäänidispergointilaitteet korkealaatuisille piidioksidiformulaatioille
Hielscher Ultrasonics on saksalainen perheyritys, joka on erikoistunut korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreiden kehittämiseen, valmistukseen ja toimittamiseen nesteiden, kiinteiden kuormitettujen suspensioiden ja tahnojen käsittelyyn. Hielscherin ultraäänihomogenisaattorit käsittelevät luotettavasti piidioksidilietteitä ja muita nanoeläkkeitä halutun spesifikaation saamiseksi. Jopa tuoteformulaatiot, jotka ovat erittäin herkkiä, hankaavia tai erittäin viskooseja, voidaan tehokkaasti dispergoida ja deagglomeroida ultraäänellä. Kehittyneet ultraäänilaitteemme ovat erittäin monipuolisia ja tarjoavat hienostuneita erä- ja inline-hoitomahdollisuuksia. Luotettavasti korkeat laatustandardit ja toistettavat tulokset ovat ultraäänipiidioksididispersion keskeisiä piirteitä.
Hielscherin huipputeknisissä teollisuusluokan ultraäänilaitteissa on älykäs ja käyttäjäystävällinen valikko, ohjelmoitavat asetukset, automaattinen dataprotokolla integroidulla SD-kortilla, selaimen kaukosäädin ja korkea kestävyys.
Amplitudi on vaikuttavin parametri ultraäänikäsittelyssä. Amplitudi viittaa ultraääniaallon suurimpaan siirtymiseen tai huippuun. Ultraäänidispersiota, deagglomeraatiota ja märkäjyrsintää varten tarvitaan usein suuria amplitudit, jotta voidaan käyttää riittävästi energiaa hiukkaskoon pienentämiseen. Hielscherin teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa poikkeuksellisen suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja.
Pienestä ja keskikokoisesta R:stä&D ja pilotoida ultraäänilaitteita teollisiin järjestelmiin kaupalliseen piidioksidivalmistukseen jatkuvassa tilassa, Hielscher Ultrasonicsilla on oikea ultraääniprosessori, joka kattaa vaatimukset erinomaisesta piidioksidikäsittelystä.
- korkea hyötysuhde
- Uusinta teknologiaa
- luotettavuus & rotevuus
- säädettävä, tarkka prosessinohjaus
- erä & Inline
- mille tahansa tilavuudelle
- Älykäs ohjelmisto
- älykkäät ominaisuudet (esim. ohjelmoitava, dataprotokolla, kaukosäädin)
- Helppo ja turvallinen käyttää
- vähän huoltoa vaativa
- CIP (puhdas paikan päällä)
Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Laatu valmistettu Saksassa
Hielscher-ultraääniastiat ovat tunnettuja korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys ja painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on huipputeknologia ja käyttäjäystävällisyys. Tietenkin, Hielscher-ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
---|---|---|
0.5 - 1.5 ml | n.a. | VialTweeter | 1 - 500 ml | 10 - 200 ml / min | UP100H |
10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
10-100L | 2 - 10L / min | UIP4000hdT |
15-150L | 3 - 15L / min | UIP6000hdT |
n.a. | 10-100L / min | UIP16000 |
n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!

ultraäänilaite UP400S nanosilican deagglomeraatioon.
Tutkimus ja grafiikka: Vikash, 2020.
Mikä on piidioksidi (SiO2, piidioksidi)?
Piidioksidi on kemiallinen yhdiste, joka koostuu piistä ja hapesta, jonka kemiallinen kaava on SiO2 tai piidioksidi. Piidioksidia on monia eri muotoja, kuten sulatettu kvartsi, savupiidioksidi, silikageeli ja aerogeelit. Piidioksidia esiintyy useiden mineraalien yhdisteenä ja synteettisenä tuotteena. Piidioksidia esiintyy luonnossa yleisimmin kvartsina ja erilaisissa elävissä organismeissa. Piidioksidi saadaan louhimalla ja puhdistamalla kvartsia. Amorfisen piidioksidin kolme päämuotoa ovat pyrogeeninen piidioksidi, saostettu piidioksidi ja silikageeli.
Savuava piidioksidi / pyrogeeninen piidioksidi
Piitetrakloridin (SiCl4) polttaminen happirikkaassa vetyliekissä tuottaa SiO2-savua – savuttu piidioksidi. Vaihtoehtoisesti kvartsihiekan höyrystäminen 3000 °C:n sähkökaaressa tuottaa myös savuavaa piidioksidia. Molemmissa prosesseissa tuloksena olevat amorfisen piidioksidisulakkeen mikroskooppiset pisarat sulautuvat haarautuneiksi, ketjumaisiksi, kolmiulotteisiksi sekundäärisiksi hiukkasiksi. Nämä sekundaariset hiukkaset agglomeroituvat sitten valkoiseksi jauheeksi, jolla on erittäin pieni irtotiheys ja erittäin suuri pinta-ala. Ei-huokoisen savupiidioksidin primaarinen hiukkaskoko on välillä 5–50 nm. Savupiidioksidilla on erittäin voimakas sakeuttava vaikutus. Siksi savupiidioksidia käytetään täyteaineena silikonielastomeerissä ja viskositeetin säätöä maaleissa, pinnoitteissa, liimoissa, painomusteissa tai tyydyttymättömissä polyesterihartseissa. Savupiidioksidia voidaan käsitellä hydrofobiseksi tai hydrofiiliseksi joko orgaanisiin nestemäisiin tai vesipitoisiin sovelluksiin. Hydrofobinen piidioksidi on tehokas vaahdonestoaine (vaahdonestoaine).
Klikkaa tästä lukeaksesi ultraäänikaasunpoistosta ja vaahdonpoistosta.
Savupiidioksidin CAS-numero 112945-52-5
Piidioksidihöyry / mikropiidioksidi
Piidioksidihöyry on erittäin hieno, nanokokoinen jauhe, joka tunnetaan myös nimellä mikropiidioksidi. Piidioksidihöyryä ei pidä sekoittaa savupiidioksidiin. Piidioksidihöyryn tuotantoprosessi, hiukkasmorfologia ja käyttöalueet ovat kaikki erilaisia kuin savupiidioksidin. Piidioksidihöyry on SiO2: n amorfinen, ei-kiteinen, polymorfinen muoto. Piidioksidihöyry koostuu pallomaisista hiukkasista, joiden keskimääräinen hiukkashalkaisija on 150 nm. Piidioksidihöyryn näkyvin käyttö on korkean suorituskyvyn betonin pozzolaaninen materiaali. Sitä lisätään portlandsementtibetoniin betonin ominaisuuksien, kuten puristuslujuuden, sidoslujuuden ja kulutuskestävyyden, parantamiseksi. Tämän lisäksi piidioksidihöyry vähentää betonin läpäisevyyttä kloridi-ioneiksi. Tämä suojaa betonin lujiteterästä korroosiolta.
Jos haluat lisätietoja sementin ja piidioksidihöyryn ultraäänisekoituksesta, napsauta tätä!
Piidioksidihöyryn CAS-numero: 69012-64-2, piidioksidihöyryn EINECS-numero: 273-761-1
Saostettu piidioksidi
Saostettu piidioksidi on SiO2: n valkoinen jauhemainen synteettinen amorfinen muoto. Saostunutta piidioksidia käytetään muovien tai kumien, kuten renkaiden, täyteaineena, pehmennysaineena tai suorituskyvyn parantamisena. Muita käyttötarkoituksia ovat hammastahnojen puhdistus-, sakeutus- tai kiillotusaine.
Jos haluat lisätietoja ultraäänisekoituksesta hammastahnan valmistuksessa, napsauta tätä!
Savupiidioksidin primaaristen hiukkasten halkaisija on 5 - 100 nm, kun taas agglomeraatin koko on jopa 40 μm ja keskimääräinen huokoskoko on suurempi kuin 30 nm. Kuten pyrogeeninen piidioksidi, saostunut piidioksidi ei ole olennaisesti mikrohuokoinen.
Savupiidioksidia tuotetaan saostamalla silikaattisuoloja sisältävästä liuoksesta. Neutraalin silikaattiliuoksen reaktion jälkeen mineraalihapon kanssa rikkihappo- ja natriumsilikaattiliuokset lisätään samanaikaisesti sekoituksen, kuten ultraääniagitaation, kanssa veteen. Piidioksidi saostuu happamissa olosuhteissa. Saostumisen keston, reagenssien lisäysnopeuden, lämpötilan ja pitoisuuden sekä pH: n kaltaisten tekijöiden lisäksi sekoitusmenetelmä ja voimakkuus voivat vaihdella piidioksidin ominaisuuksia. Sonomekaaninen sekoitus ultraäänireaktorikammiossa on tehokas menetelmä yhtenäisen ja yhtenäisen hiukkaskoon tuottamiseksi. Ultraääniagitaatio korotetuissa lämpötiloissa välttää geelivaiheen muodostumisen.
Lisätietoja nanomateriaalien, kuten saostetun piidioksidin, ultraäänellä avustetusta saostumisesta saat napsauttamalla tätä!
Saostetun piidioksidin CAS-numero: 7631-86-9
Kolloidinen piidioksidi / piidioksidikolloidi
Kolloidinen piidioksidi on suspensio, jossa on hienoja ei-huokoisia, amorfisia, enimmäkseen pallomaisia piidioksidihiukkasia nestefaasissa.
Piidioksidikolloidien yleisimmät käyttötarkoitukset ovat kuivatusapuna paperinvalmistuksessa, hioma-aineena piikiekkojen kiillotuksessa, katalyyttinä kemiallisissa prosesseissa, kosteutta absorboivana, kulutusta kestävien pinnoitteiden lisäaineena tai pinta-aktiivisena aineena flokkulointiin, koagulointiin, dispergointiin tai stabilointiin.
Jos haluat lisätietoja kolloidisesta piidioksidista kulutusta kestävissä polymeeripinnoitteissa, napsauta tätä!
Kolloidisen piidioksidin tuotanto on monivaiheinen prosessi. Alkalisilikaattiliuoksen osittainen neutralointi johtaa piidioksidiytimien muodostumiseen. Kolloidisten piidioksidihiukkasten alayksiköt ovat tyypillisesti välillä 1 - 5 nm. Polymerointiolosuhteista riippuen nämä alayksiköt voidaan liittää yhteen. Alentamalla pH: n alle 7 tai lisäämällä suolaa yksiköt pyrkivät sulautumaan yhteen ketjuiksi, joita kutsutaan usein silikageeleiksi. Muuten alayksiköt pysyvät erillään ja kasvavat vähitellen. Tuloksena olevia tuotteita kutsutaan usein piidioksidisooleiksi tai saostetuksi piidioksidiksi. Kolloidinen piidioksidisuspensio stabiloidaan säätämällä pH:ta ja väkevöidään sitten esimerkiksi haihduttamalla.
Lisätietoja sonomekaanisista vaikutuksista sol-geeliprosesseissa, napsauta tätä!
Piidioksidin terveysriski
Kuiva tai ilmassa oleva kiteinen silikonidioksidi on ihmisen keuhkosyöpää aiheuttava aine, joka voi aiheuttaa vakavia keuhkosairauksia, keuhkosyöpää tai systeemisiä autoimmuunisairauksia. Kun piidioksidipölyä hengitetään ja pääsee keuhkoihin, se aiheuttaa arpikudoksen muodostumista ja vähentää keuhkojen kykyä ottaa happea (silikoosi). SiO2: n kostutus ja dispersio nestefaasiin, esimerkiksi ultraäänihomogenoinnilla, eliminoi inhalaation riskin. Siksi SiO2: ta sisältävän nestemäisen tuotteen riski aiheuttaa silikoosia on hyvin pieni. Käytä sopivia henkilönsuojaimia, kun käsittelet piidioksidia kuivajauheena!
Kirjallisuus
- Vikash, Vimal Kumar (2020): Ultrasonic-assisted de-agglomeration and power draw characterization of silica nanoparticles. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 65, 2020.
- Rosa Mondragon, J. Enrique Julia, Antonio Barba, Juan Carlos Jarque (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology, Volume 224, 2012. 138-146.
- Pohl, Markus; Schubert, Helmar (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. PARTEC 2004.

Hielscher Ultrasonics valmistaa korkean suorituskyvyn ultraäänihomogenisaattoreita laboratorio jotta Teollisuuden koko.